CO2-Speicherung durch Mineralkarbonisierung

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Globale CCS-Herausforderung

Die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (carbon capture and storage, CCS) spielt eine entscheidende Rolle, wenn es gilt, das Ziel des Pariser Abkommens COP21 zu erreichen, die anthropogene Erwärmung auf 1,5 – 2 °C zu begrenzen. Die meisten laufenden CCS-Projekte injizieren CO2 in Sedimentbecken und erfordern ein undurchlässiges Deckgestein, um zu verhindern, dass das CO2 an die Oberfläche wandert.  Isländische, französische und US-amerikanische Forscher haben die CO2-Mineralisierung genauer untersucht und ihre Ergebnisse in Nature Reviews Earth & Environment publiziert.

Alternativ kann abgefangener Kohlenstoff durch Injektion in reaktive Gesteine (wie mafische oder ultramafische Lithologien) gespeichert werden, wodurch eine CO2-Mineralisierung und damit eine dauerhafte Fixierung von Kohlenstoff mit vernachlässigbarem Risiko der Rückkehr in die Atmosphäre bewirkt wird. Obwohl die In-situ-Mineralisierung ein großes potenzielles Volumen für die Kohlenstoffspeicherung in Formationen wie Basalten und Peridotiten (sowohl an Land als auch auf See) bietet, ist ihre großflächige Umsetzung über Labor- und Feldexperimente hinaus noch wenig erforscht. In diesem Bericht erörtern wir das Potenzial der mineralischen Karbonisierung, um die globale CCS-Herausforderung anzugehen und zu einer langfristigen Reduzierung des atmosphärischen CO2 zu beitragen. Der Schwerpunkt liegt auf den Fortschritten bei der kosteneffizienteren Gestaltung dieser Technologie und bei der Erforschung der Grenzen und der globalen Anwendbarkeit der CO2-Mineralisierung.

Die wichtigsten Punkte

  • CCS spielt eine Schlüsselrolle bei der Erreichung der Ziele des Pariser Abkommens.
  • Die CO2-Speicherung durch Karbonisierung von Mineralien erweitert die Anwendbarkeit von CCS, indem sie die Speicherung in Bereichen ermöglicht, die bisher als nicht realisierbar galten.
  • Die rasche Mineralisierung von CO2 durch Injektion in reaktive Gesteinsformationen erhöht die Speichersicherheit.
  • Die Kohlenstoffmineralisierung in Basaltgestein bietet ein globales Speicherpotenzial, das die anthropogenen Emissionen übersteigt.
  • Die Methode kann für die unterirdische Speicherung von CO2 und potenziell anderen umweltrelevanten Gasen durch Wasserabscheidung eingesetzt werden, obwohl dieser Ansatz wasserintensiv ist.
  • Erhebliche Anstrengungen sind erforderlich, um den Einsatz der CO2-Speicherung durch Karbonisierung von Mineralien zu beschleunigen, einschließlich eines umfassenderen Betriebs unter verschiedenen Bedingungen.

In solchen Systemen kann CO2 physikalisch in porösen Gesteinen unter einem undurchlässigen Deckgestein eingeschlossen werden (struktureller Einschluss), ein Teil davon wird in kleinen Poren eingeschlossen („Residualeinschluss“) und löst sich mit der Zeit im Grundwasser auf („Löslichkeitseinschluss“) und reagiert mit den unterirdischen Gesteinen zu stabilen Karbonatmineralien („Mineraleinschluss“). Mit dem Fortschreiten der Speicherung vom strukturellen zum mineralischen Einschluss wird das CO2 immobiler, wodurch sich die Sicherheit der Speicherung erhöht und die Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Deckgesteins verringert….

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